昼夜节律(circadian rhythm)是指地球生命活动以约 24 h 为周期的变动,又称近日节律。人体生理机能、记忆思维能力、情绪及工作效率等有明显的近日节律波动。近日节律与人类的活动关系密切。人体生理节律被打乱,会导致食欲下降、工作效率降低、事故增多。施用药物时间不同,疗效也不相同;作用时间不同,其毒性表现也不一样。肿瘤细胞对 X 射线的敏感性也有昼夜节律差别。
引起近日节律与人体生物钟不同步的原因很多,例如照明条件、工作时间和航天环境^([16]){ }^{[16]}。宇航员在太空飞行过程中所处环境的光暗周期同地球表面以 24 h 为周期的近日节律变化不一致。载人航天器在绕近地轨道飞行时,绕地飞行 1 圈约需 90 min ,即 24 h 或 1440 min 内就要经历 16 个昼夜变化。此外,载人航天器在星际空间的地球引力边缘飞行时,航天器舱外一边黑暗,一边明亮,相当于在航天器的两侧,昼夜同时存在,这与人类已经适应的地球昼夜环境截然不同。航天员人体在地球表面以 24 h 为周期的近日节律与飞行轨道上的光暗周期之间的差别巨大,迫使航天员体内生物节律
系统必须随着轨道的光与暗周期而进行频繁调整,导致航天员的近日节律系统紊乱^([17]){ }^{[17]},对航天员的生理功能产生了显著影响。1967年,美国利用"水星"号任务,首次就人在太空飞行的生物节律做过评价^([18]){ }^{[18]}。Gundel等^([19]){ }^{[19]}以体温为指标,评价了 4 名参加俄罗斯"和平"号空间站飞行6∼8d6 \sim 8 \mathrm{~d}航天员的近日节律,与地面测量的基础体温值相比,这些航天员的体温节律时相延迟了> 2h>2 \mathrm{~h}。一名执行 100 d 飞行任务的航天员近日节律变化结果显示,在执行任务的前 3 个月维持了 24 h 的近日节律,在执行任务的后 12 d 则出现了睡眠紊乱和近日节律振幅下降^([20]){ }^{[20]}。近年来,关于近日节律的研究已取得较多成果,但多集中于航天中的睡眠与工作效率问题。
Space Station,ISS)平台上开展,代表着空间生物学和生物技术研究的发展方向。由于中国不是 ISS计划参与国,因此基于 ISS 开展的空间生命科学研究数量较少。其中,邓玉林研究组围绕载人航天和空间生命科学的需求,对航天员生理生化指标监控、空间辐射生物学效应和空间生命信息探测技术进行了深人研究^([38-40]){ }^{[38-40]}。而美国、德国和俄罗斯在与
ISS 相关的空间生命科学研究中心保持着领先地位。美国宇航局(National Aeronautics and Space Administration,NASA)在2013年9月发布“ISS 十大科学成就”,评选标准包括成果发表期刊质量、受其他科学家推荐的情况、创新性以及是否给人类带来益处等方面,其中评选科研成果中与空间生命科学相关的成果见表1^([41])1^{[41]}。
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